[0001] Die Erfindung betrifft einen statisch und elektrisch optimierten selbstragenden rohrförmigen
Dachaufbau zur Aufnahme von Antennen und technischen Komponenten.
Die unter Dachaufbauten montierten Antennen und deren Systemtechnik sollen dabei nicht
ohne weiteres als Antennen bzw. Antennenanlagen identifiziert werden können.
[0002] Antennenanlagen werden nach zentralen bzw. regionalen Vorgaben standortspezifisch
aufgebaut.
Da die erforderlichen Antennenhöhen innerstädtisch in den meisten Fällen mindestens
15m betragen, sind Antennenstandorte hauptsächlich mehrgeschossige Wohnhäuser mit
Sattel- oder Flachdächern.
Diese Dächer sind in der Regel für Schnee-, Wind- und Personenlasten konzipiert und
daher zur Aufnahme größerer zusätzlicher Lasten nicht geeignet.
[0003] Durch den weiteren Ausbau von Mobilfunknetzen kommt es zur stärkeren Belegung vorhandener
Mastanlagen. Das bedeutet
- Gewichtserhöhung durch größere Stahlquerschnitte und größere Windangriffsflächen,
- größere Kraftmomente am Mastfuß und damit
- die Notwendigkeit der Krafteinleitung in tragende Mauern der Bauwerke.
[0004] In GB 2 239 463 A wird eine zylindrische Trag- und Haltekonstruktion für Antennenkonstruktionen
offenbart, die partiell absenk- und drehbar ausgebildet ist. Hierbei besteht die Trag-
und Haltekonstruktion aus einem Fußteil und einem über ein Kipplager mit diesem Fußteil
verbundenen Oberteil. Das die Antennenkonstruktion aufnehmende Oberteil und das mit
der Basis verbundene Fußteil der Trag- und Haltekonstruktion sind in vertikaler Erstreckung
übereinander angeordnet. Das relativ zum Fußteil klappbare Oberteil weist an seinem
Kopfbereich einen rohrförmigen Zylinder auf, an dem die unverhüllte Antennenkonstruktion
befestigt wird. Die Bestückung der Tragund Haltekonstruktion mit Antennen erfolgt
bestimmungsgemäß im abgeklappten Zustand. Vorteilhaft erweist sich diese
Trag- und Haltekonstruktion für gehalterte sichtbare Schmuckelemente, wie z. B. Fahnen,
Leuchtkörper für Straßenlaternen oder Symbole; besonders nachteilig jedoch für unverhüllte
Antennenkonstruktionen.
[0005] Gegenstand von US 5,757,324 ist ein kreiszylindrischer, nichtleitender Antennenmast,
der in seinem Inneren die Antennen bzw. Antennenmodule beherbergt. In einer bevorzugten
Ausführungsvariante dieser Erfindung sind drei in einem Winkel von 120° zueinander
angeordnete Antennenpanele senkrecht im Inneren dieses Antennenmastes um einen zentralen
Trägermast angeordnet. Der auch zur Verkleidung dienende Antennenmast ist im Fußbereich
fest mit der Basis verbunden und im oberen Bereich von einem kappenförmigen Abschlussdeckel
begrenzt. Die Befestigung der einzelnen Antennenpanele erfolgt an der Innenseite des
Antennenmastes. Dem zentralen Trägermast kommt eine besondere Bedeutung zu, indem
dieser auch für das vertikale Ausrichten des Antennenmastes vorgesehen ist. Hierzu
ist am oberen Ende des inneren Trägermastes ein Bolzen ausgebildet, der in eine der
Größe dieses Bolzens entsprechenden Ausformung im kappenförmigen Abschlussdeckels
des Antennenmastes eingreift. Es wird in diesem Zusammenhang ausgeführt, dass damit
der kreiszylindrische Antennenmast koaxial zum zentralen Mast ausgerichtet werden
kann.
[0006] Eine weitere Antennentrag- und Haltekonstruktion ist in US 5,995,063 offenbart. Die
beschriebene Antennentrag- und Haltekonstruktion umfasst eine Basis und einen auf
dieser Basis montierten Hohlmast mit Spitze. Der Hohlmast, der bevorzugt in Aluminium,
Fiberglas oder als kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoff ausgebildet ist, nimmt
in seinem Inneren die entsprechenden Antennen auf und verkleidet diese vollständig.
Kerngedanke dieser Erfindung ist ein Liftmechanismus, der aus einem inneren stabförmigen
Mast und einem Antrieb besteht. In vertikaler Längserstreckung dieses stabförmigen
Mastes sind auf diesem Mast verfahrbare Module angeordnet, die mindestens aus einer
Antenne und einem RF-Modul bestehen. Dieser Liftmechanismus gestattet ein problemloses
Absetzen der verfahrbaren Module in der gewünschten Höhe. Die als stumpfe Pyramide
ausgebildete Basis nimmt den Liftmechanismus und weitere Kommunikationsausrüstungen
auf. Dem bequemen Absetzen der verfahrbaren Module steht ein ungleich höherer Wartungsaufwand
und die besonders hohen Investitionskosten gegenüber.
[0007] Mastanlagen mit zum Teil stark ausgeprägten Unterbau fügen sich unzureichend in die
architektonische Umgebung eines städtebaulichen Charakters ein. Wirtschaftliche Aspekte
des Bauens und der Revision der Antennensysteme werden nur in ungenügenden Maße berücksichtigt.
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, Antennenanlagen mit einem rohrförmigen Aufbau
zu entwickeln, die zu einer Reduzierung der Baukosten für den beschriebenen Aufbau
der Mobilfunknetze führen und bei denen die Aufwendungen zur Durchführung von Revisionen
des mechanischen und elektrischen Teils der Antennenanlagen erheblich reduziert werden
können.
[0009] Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben, Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
[0010] Nach der Konzeption der Erfindung ist der rohrförmige Dachaufbau als statisch und
elektrisch optimiertes selbsttragendes Zylindersystem ausgeführt, das nach dem Baukastenprinzip
aufgebaut ist und deren Teile leicht montiert und demontiert werden können.
[0011] Zum Zylindersystem gehören die folgenden Bauteile:
- ein äußerer Zylinder, nachfolgend als Zylinder-Außen bezeichnet,
- eine Unterkonstruktion zur klappbaren Ausführung des Zylinders-Außen, die Montage-
und Revisionsarbeiten erleichtern soll,
- ein innerer Zylinder, nachfolgend als Zylinder-Innen bezeichnet, der in Wechselwirkung
mit der Unterkonstruktion zur Fixierung und Versteifung des Zylindersystems dient,
- eine im oberen Teil des Zylinders-Außen über dem Zylinder-Innen untergebrachte Antennenhalterung,
die zur Aufnahme der Antennen dient.
[0012] Der Zylinder-Außen von maximal 400 mm Durchmesser nimmt alle notwendigen technischen
Komponenten, wie Antennen, Kabel und die ergänzenden technischen Einrichtungen auf.
Er kann wahlweise bis zu Höhen von 9,9 m aufgebaut werden. Dieser Zylinder-Außen hat
dabei drei Funktionen. Erstens: Statische Optimierung der Gesamtanlage durch erhebliche
Reduzierung der Windangriffsflächen auf WA < 50 cm/m und der Gesamtbelastung auf <
0,75 KN/m.
Zweitens: In dem Längenbereich, in dem die Antennen untergebracht sind, soll der Zylinder-Außen
durch einlaminierte Mikrowellenfenster optimal für die abgestrahlte Frequenz durchlässig
sein.
Drittens: Durch seine stelenartige Form und farblicher Gestaltung bzw. Fortführung
der Farbgestaltung des Gebäudes soll der Charakter einer rein funktionsorientierten
Funk- und Sendeanlage eliminiert werden.
[0013] Der Zylinder-Außen wird mit seinem unteren Ende auf eine Unterkonstruktion aufgeschoben,
mit der seine Standfestigkeit gewährleistet wird. Die Unterkonstruktion besteht aus
einer mittels Scharnieren klappbaren symmetrisch aufeinanderliegenden Doppelplatte,
die an der von der Scharnierseite abgewandten Seite kraftschlüssig arretierbar ist.
Dadurch wird das Gesamtsystem klappbar.
[0014] Auf der Befestigungsplatte ist ein Befestigungsstahlfuß mit vertikal stehendem Rohransatz
angebracht, der so dimensioniert ist, dass der Zylinder-Außen formschlüssig über den
Rohransatz gestülpt werden kann. Der Befestigungsstahlfuß kann auf dem beweglichen
Schenkel der Doppelplatte sowohl angeschweißt als auch angeschraubt werden und hat
Revisionsöffnungen im Rohransatz für Aufnahme und Zugang zu Verbindungselementen für
Kabelanschlüsse und andere technische Einrichtungen.
Die Höhe des vertikalen Rohransatzes ist von der Gesamthöhe des Zylinders-Außen abhängig
und kann bis zu maximal 1,0 m betragen.
In das untere Ende des Zylinders-Außen wird ein zweiter Zylinder als Zylinderinnen,
eingeführt, der an der oberen, vom unteren Ende des Zylinders-Außen abgewandten Seite
eine Auflagewulst hat. Dieser Zylinder-Innen hat zwei Funktionen:
Erstens: Statische Stabilisierung des Zylinders-Außen in Verbindung mit dem Befestigungsstahlfuß.
Der Zylinder-Außen und der Zylinder-Innen sind koaxial und über einen Zwischenraum
beabstandet angeordnet. An ihren unteren Enden ist in diesem Zwischenraum der Rohransatz
des Befestigungs-Stahlfußes positioniert. Über diese formschlüssige Klemmpaarung aus
Rohransatz des Befestigungs-Stahlfußes mit Presswirkung des Zylinders-Außen auf den
Rohransatz von außen plus Presswirkung des Zylinders-Innen auf den Rohransatz von
innen wird das Zylindersystem ausreichend versteift und gleichzeitig fixiert. Voraussetzung
für die koaxiale Wand an WandAnordnung von Zylinder-Außen, Rohransatz und Zylinder-Innen
ist, dass
- der Innendurchmesser des Zylinders-Außen etwa dem Außendurchmesser des Rohransatzes
entspricht, so dass der Zylinder-Außen formschlüssig auf den Rohransatz aufgeschoben
werden kann und
- der Außendurchmesser des Zylinders-Innen etwa dem Innendurchmesser des Rohransatzes
entspricht, so dass der Zylinder-Innen formschlüssig in den Rohransatz eingeschoben
werden kann.
Zur Unterstützung dieser Wirkung besitzt der Zylinder-Innen an der oberen, vom unteren
Ende des Zylinders-Außen abgewandten Seite eine Auflagewulst, die konzentrisch in
einer solchen Breite ausgebildet ist, dass der Zylinder-Innen mittels dieser Wulst
an der Innenwandung des Zylinders-Außen geführt ist.
[0015] Zweitens: Aufnahme und Führung der Kabel von den Antennen im oberen Teil des Zylinders-Außen
bis zu den Verbindungselementen am unteren Ende des Zylinders-Außen.
[0016] Die Antennen selbst werden an mindestens einer im Zylinder-Außen beweglichen Antennenhalterung
befestigt, die aus den drei Kunststoffkomponenten untere Führungsscheibe, obere Abschlussscheibe
und den dazwischen liegenden Führungs- und Aufnahmestab besteht.
[0017] Die untere Führungsscheibe passt formschlüssig in den Zylinder-Außen und sitzt auf
der Wulst des Zylinders-Innen auf, wobei ein zusätzlicher Druck zur Stabilisierung
ausgeübt wird. Die Führungsscheibe besitzt Aussparungen zur Durchführung der Antennenkabel.
[0018] Nur bei der oben positionierten Antennenhalterung hat die obere Abschlussscheibe
einen größeren Durchmesser als der Zylinder-Außen und verschließt somit haubenartig
und abdichtend formschlüssig das Rohrende des Zylinders-Außen; ansonsten haben Führungsscheibe
und Abschlussscheibe den gleichen Durchmesser.
[0019] Beide Elemente werden durch einen Führungs- und Aufnahmestab mittig und kraftschlüssig
verbunden und geführt. Dieser Führungs- und Aufnahmestab dient zur Halterung der Antennen,
die kraftschlüssig an diesem befestigt werden.
[0020] Das beschriebene Zylindersystem ist durch die Befestigungs-Doppelplatte kippbar gestaltet.
Durch vorheriges Lösen der Kabel von den Verbindungselementen im unteren Teil des
Zylinders-Außen, kann mittels einer Griffeinrichtung, die an der oben liegenden Abschlussscheibe
der Antennenhalterung angebracht ist, die Antennenhalterung mit den Antennen herausgezogen
werden.
[0021] Je nach Länge des Zylindersystems können mehrere Antennenhalterungen übereinander
eingebracht werden.
[0022] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.
Es zeigen:
- Fig. 1:
- eine Schnittdarstellung des neuen rohrförmigen Antennen-Dachaufbaus (Zylindersystems)
mit installierten Antennen.
- Fig. 2:
- eine Darstellung der Bauteile zur Montage des Zylindersystems
[0023] Fig. 1 zeigt den neuen als Zylindersystem ausgeführten Antennen-Dachaufbau im zusammengebauten,
funktionsfertigend Zustand mit installierten Antennen 2.
Das Zylindersystem besteht dabei aus den folgenden Bauteilen, die in Einzeldarstellung
Gegenstand von Fig. 2 sind.
[0024] Der Zylinder-Außen 1 (vgl. Fig. 2.3) soll bei diesem Ausführungsbeispiel eine Länge
bzw. Höhe von 9,5m bei einem Durchmesser von 300 mm besitzen.
In seinem Innenraum befinden sich alle für die Wahrnehmung der Antennenfunktion erforderlichen
technischen Komponenten, wie Antennen 2, Kabel 3 und weitere ergänzende Einrichtungen.
In der Montagehöhe der Antennen 2 ist in den Mantel des Zylinders-Außen 1 ein Mikrowellenfenster
1.1 eingebracht.
[0025] Zur Verankerung des Zylinders-Außen 1 in vertikaler Position dient eine Unterkonstruktion,
die aus Befestigungs-Doppelplatte 4 (vgl. Fig. 2.1) mit aufgesetztem Befestigungs-Stahlfuß
5 und Rohransatz 6 (vgl. Fig. 2.2) besteht. Dabei wird der Zylinder-Außen 1 mit seinem
unteren Ende auf den etwa 0,8 m langen Rohransatz 6 bei formschlüssiger Passung aufgeschoben.
[0026] Die zwei kongruenten Teile der Befestigungs-Doppelplatte 4 sind auf der einen Seite
- zur Gewährleistung der für Montage- und Servicezwecke wünschenswerten Klappbarkeit
des Zylindersystems - über ein Scharnier 4.1 verbunden. Auf der gegenüberliegenden
Seite ist eine zuverlässige kraftschlüssige Arretierung 4.2 vorgesehen.
Über die Revisionsöffnungen 6.1 in Fig. 2.2 sind bei entsprechend vom Rohransatz 6
abgezogenen Zylinder-Außen 1 die Verbindungselemente für Kabelanschlüsse und dgl.
zugänglich.
[0027] Zur mechanischen Stabilisierung und Fixierung der koaxialen Anordnung von Zylinder-Außen
1 und Rohransatz 6 wird zur Abstützung dieser koaxialen Anordnung von innen ein zweiter
Zylinder als Zylinder-Innen 7 (vgl. Fig. 2.4) in den Zylinder-Außen 1 eingeführt Die
konzentrische Führung des Zylindersinnen 7 an der Innenwandung des Zylinders-Außen
1 erfolgt mittels der Auflagewulst 7.1, d.h. der Durchmesser des Wulstringes 7.1 entspricht
etwa der Wandungsstärke des Rohransatzes 6.
[0028] Die Antennen 2 sind am Führungs- und Aufnahmestab 8.1 der Antennenhalterung 8 gehaltert
(s. Fig. 2.5). Der Führungsstab 8.1 ist dabei dreiseitig, d.h. mit dreieckigem Querschnitt
ausgeführt.
Mit der unteren Führungsscheibe 8.3 gleitet die Antennenhalterung 8 formschlüssig
an der Innenwandung des Zylinders-Außen 1 und stützt sich im Einbauzustand auf der
Wulst 7.1 des Zylinders-Innen 7 ab. Über die Aussparungen 8.4 sind die Antennenkabel
3 geführt.
Mit der oberen Anschlussscheibe 8.2 der Antennenhalterung 8, die haubenartig über
das obere Ende des Zylinders-Außen 1 greift, wird der Zylinder-Außen 1 abdichtend
und formschlüssig verschlossen.
[0029] Bei Revisionsarbeiten kann mit der Griffeinrichtung 9 - nach vorherigem Lösen der
Kabel 3 von den Verbindungselementen am unteren Ende des Zylinders-Außen - die Antennenhalterung
8 mit den Antennen 2 herausgezogen werden.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
[0030]
- 1
- Zylinder-Außen
1.1 Mikrowellenfenster
- 2
- Antennen
- 3
- Kabel
- 4
- Befestigungs-Doppelplatte
4.1 Scharnier(e)
4.2 Arretierung
- 5
- Befestigungs-Stahlfuß doppelt
- 6
- Rohransatz
6.1 Revisionsöffnung
- 7
- Zylinder-Innen
7.1 Auflagewulst
- 8
- Antennenhalterung
8.1 Führungs- und Aufnahmestab
8.2 obere Abschlussscheibe
8.3 untere Führungsscheibe
8.4 Aussparungen
- 9
- Griffeinrichtung an 8.2
1. Rohrförmiger Dachaufbau zur Aufnahme von Antennen und technischen Komponenten,
gekennzeichnet durch ein selbsttragendes Zylindersystem, das nach dem Baukastensystem aufgebaut ist und
folgende Bauteile beinhaltet
- mindestens zwei konzentrisch angeordnete koaxiale Zylinder (1, 7) mit Montage- und
Verbundelementen zwischen den Zylinderwandungen,
- eine Unterkonstruktion (4, 5, 6) zur Gewährleistung von Standsicherheit und Klappbarkeit
des Zylinders-Außen (1), die einmal eine mittels Scharnieren (4.1) klappbare und -
in aufgerichteter Position des Zylinders-Außen (1) - aufeinander liegende Befestigungs-Doppelplatte
(4) umfasst, welche an der von der Scharnierseite abgewandten Seite kraftschlüssig
arretierbar ist, und zum anderen ein Befestigungsstahlfuß (5) mit Rohransatz (6) vorgesehen
ist, der fest mit dem abklappbaren Teil der Doppelplatte (4) verbunden ist, wobei
der Zylinder-Außen mit seinem unteren Ende formschlüssig auf dem Rohransatz (6) des
Befestigungsstahlfußes (5) aufgeschoben und arretiert ist,
- eine im oberen mikrowellendurchlässigen Teil der Zylinderanordnung untergebrachte
Antennenhalterung (8) zur Aufnahme der Antennen (2).
2. Rohrförmiger Dachaufbau nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die koaxiale Zylinderanordnung besteht aus
a) einen Zylinder-Außen (1), der alle notwendigen technischen Komponenten, wie Antennen
(2), Kabel (3) sowie ergänzende technische Einrichtungen aufnimmt und im oberen Teil
ein Mikrowellenfenster (1.1) besitzt,
b) einen Zylinder-Innen (7), der in das untere Ende des Zylinders-Außen (1) eingeschoben
ist, und dass
c) in den oberen Teil des Zylinders-Außen (1) oberhalb des Zylindersinnen (7) mindestes
eine Antennenhalterung (8) eingeschoben wird, die aufgebaut ist aus einem Führungs-
und Aufnahmestab (8.1), an dem die Antennen (2) gehaltert sind und an dessen Enden
sich anschließen
- am unteren Ende eine Führungsscheibe (8.3) mit Aussparungen (8.4) zur Durchführung
der Antennenkabel (3), wobei der Durchmesser dieser Führungsscheibe kleiner als der
Innendurchmesser des Zylinders-Außen (1) ist und
- am oberen Ende eine obere Abschlussscheibe (8.2), deren Durchmesser bei der jeweils
oben liegenden Antennenhalterung (8) größer ist als der Durchmesser des Zylinders-Außen
(1) und die den Zylinder-Außen (1) an dessen oberen Ende haubenartig verschließt.
3. Rohrförmiger Dachaufbau nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Zylinders-Außen (1) die koaxial ineinander geschachtelten Zylinderwandungen
von Zylinder-Außen (1), Rohransatz (6) des Befestigungs-Stahlfußes (5) und Zylinder-Innen
(7) formschlüssig aneinander liegen, d.h. die Differenz von Innendurchmesser des Spezialzylinders-Außen
(1) und Außendurchmesser des Spezialzylinders-Innen (7) etwa der Wandungsstärke des
Rohransatzes (6) entspricht.
4. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Zylinders-Außen (1) etwa dem Außendurchmesser des Rohransatzes
(6) entspricht, so dass der Zylinder-Außen (1) formschlüssig auf den Rohransatz (6)
aufgeschoben werden kann.
5. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Zylindersinnen (7) etwa dem Innendurchmesser des Rohransatzes
(6) entspricht, so dass der Zylinder-Innen (7) formschlüssig in den Rohransatz (6)
eingeschoben werden kann.
6. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder-Innen (7) an der oberen, vom unteren Ende des Zylinders-Außen (1) abgewandten
Seite eine Auflagewulst (7.1) aufweist, die an der Innenwandung des Zylinders-Außen
(1) konzentrisch anliegt.
7. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder-Außen (1) einen maximalen Durchmesser von 400 mm aufweist und wahlweise
bis zu einer Höhe von 9,9 m aufgebaut werden kann.
8. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungs-Stahlfuß (5) im Rohransatz (6) Revisionsöffnungen (6.1) aufweist.
9. Rohrförmiger Dachaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Rohransatzes (6) am Befestigungs-Stahlfuß (5), abhängig von der Höhe
des Zylinders-Außen (1) bis etwa 1 m beträgt.